Цифровой измеритель отношения временных интервалов" Советский патент 1979 года по МПК G04F10/04 

1 - - Изобретение относится к области цифровой измерительной техники и может быть использовано как в качестве автономного прибора/ так и в качестве устройства, встраиваемого в информационно-измерительные системы.,. Известны цифровые измерители отношения временных интервалов Ц , использующие мефод делений двух . число-импульсных кодов. Известны© . устройства сложны (в состав устройства входят четыре счетчика, 6дй(1 из которых реверсивный) и имеют невысокое быстродействие, обусловленное тем, что отношение временных интервалов определяется после окончания.измерения второго временного интервала. Известен цифровой измеритель отношения временных интервалов г содержащий измеритель временных интер валов с вычитающим счетчиком на одном из своих выходов, суммирующий счетчик, клапаны и элемент задержки, связанный своим выходом с одйим из входов собирательного элемента 2 Известное устройство имеет сравнительно невысокую точность, ограни нный диапазон измерения и сложно по составу. Целью изобретение является повышение точности, расширение диапазона измерения, упрощение устройства, Для этого в предлагаемое устройство введены блок.дифференцирующих цепей, 1число п которых равно числу триггеров вычитающего счетчика, и дополнительный собирательный элемент, причем второй выход измерителя временных интервалов соединен со вторым входом собирательного злемента, а выход последнего подключен к входу суммирующего счетчика, выходы триггеров младших разрядов суммирующего счетчика через блок дифференцирующих цепей связаны с одними КЗ входов клапанов, другие входы которых подключены к выходам триггеров вычитающего счетчика так, что, если к тому или иному клапану подключен выход i триггера вычитающего счетчика, то к нему же через соответствующую дифференцирующую цепь подключен выход /l-t+l триггера суммирующего йчетчика, а выходы клапанов через дополнительный собирательный элемент соединен с входом элемента задержки.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового измерителя.

Устройство включает в себя измеритель 1 временных интервалов, вычитающий счетчик 2, клапаны 3, блок 4 дифференцирующих цепей, суммирующий счетчик 5, собирательный элемент б, . дополнительный собирательный элемент 7 и элемент задержки 8.

Входы клапанов 3 связаны с йыхбдйми триггеров вычитающего счетчика 2 и триггерами младших разрядов суммирующего счетчика 5 так, что, если к тому или иному клапану подключен выхода триггера вычитающего счетчика 2/ то к нему же через соответствующую дифференцирующую цепь блока 4 подключен выход n-i+l триггера суммирующего счетчика 5, где Я -число дифференцирующих цепей блока;4 и чнс ло триггеров вычитающего счетчика 2.

Устройство работает следуюьщм образом ,

После запуска устройства проиэво-. дится измерение известным способом первого временного интервала Т , поданного на Вход 1

измерителя

1 временных интервалов. Результат измерения накапливается в вычитающем счетчике 2. При образцовой частоте/л , выбранной для заполнения вре-г менного интервала, в вычитающем счетчике 2 фиксируется число , где /К Г; (1) а ЛотЛ - коэффициенты пересчета вычитающего счетчика 2 и триггеров младших разрядов суммирующего счет чика 5, подключенных к блоку 4 (и число разрядов вычитающего счетчика и упомянутых разрядов суммирующего счетчика,Л - основание системы счисления) .

По окончании измерения временного интервала Ti начйИается измерение второго временного интервала Т., поданного на Вход 2 -измерителя 1 временных интервалов. При этом со второго выхода последнего на вход собирательного элемента б поступают ййпульсы другой образцовой частоты fto. f выбранной для заполнения второго временного интервала Т.

В процессе счета суммирующим сметчиком 5 импульсов с выхода собирательного элемента б импульсы, образующиеся на выходах триггеров суммирующего счетчика 5, дифференцируются в блоке 4 и опрашивают клапаны 3, состояние которых определяется кодом числа/V/n-/V/, зафиксированного в вычитающем счетчике 2,

Для простоты дальнейшего изложения допустим, что оба счетчика уйтройства выполнены двоичным числом разрядов П и емкостью каждаай Входы клапанов 3 связаны с выходами триггеров вычитающего счетчика 2 и

триггерами разрядов суммирующего (рчетчика 5 так, что, если к тому или иному клапану подключен выход / триггера вычитгиощего счетчика 2, то к нему же через, соответствующую дифференцирующую цепь блока 4 подключен выход л-д /триггера суммирующего счетчика 5.

Число, зафиксированное в вычитающем счетчике 2, можез быть пред.ставлено в следующем виде:

Vfr V-- 2.,

где В/, Bg.,. ., - сигналы,, соответствующие разрядам числаД. - Л//.

Если Вл 1, то с выхода старшего (П-го) триггера вычитающего счетчика 2 поступает разрешающий потенциал на клапан-, другой вход которого через соответствующую дифференцируюuiyw цепь подключен к выходу младшего (первого) триггера суммирующего счетчика 5. При.переходе этого триггера из нулевого в единичное состояние на выходе подключенной к его

выходу дифференцирующей цепи образу-. ется импульс, который проходит на ; выход клапана, подключенного к выходу старшего триггера вычитающего

счетчика 5. Следовательно, на выходе .этого клапана .будут появляться импульсы с частотой , где./й- частота импульсов на входе суммирую- . ще г о счетчика 5,. При В„,, 1 на выходе другого клапана будут появляться .

импульсы с ЧаСТОТОЙ А , при Вп-г 1

на;выходе с;1едующего клапана будут появляться импульсы с частотой /к/f и т.д. Импульсы с выходов клапана 3 суммируются собирательным элементом 7 так, что на выходе последнего образуется последовательность импульсов, средняя частота которых равна: . .

i -.-EL .к, J Ti JL П - К Ia. j г,ОпЦ

РПТ 27fb«°iTn wl2 Б-1-2&2 -2 Bj

22Л- 1 2 2

т.е. пропорциональна числу, зафиксированному в вычитающем счетчике 5)

(2)

Импульсы с выхода собирательного элемента 7 через элемент задержки 8 поступают на вход собирательного элемента б и суммируются с импульсами частотой Уог t поступающими на другой вход собирательного элемента 6, т.е. частота JK на входе суммирующего сч°етчика 5 равна

f i-t-C 14 02

С учетом (2) получаем . N,OI Разрешая полученное выражение относительно /, , имеем: 1 ,и 02 Подставляя в последнее выражение значение для /V, из (1), получаем, что частота J обратно пропорционгш на значению временного интервала Т/ {.-Я, За время Та на .вход суммирующего счетчика 5 поступитД4 Т2 у, импульсо и, следовательно/ результатом измерения снимаемого с выходов суммирующегь счетчика 5 будет число v Sпропорциональное отнсыению временных интервалов: где C - коэффициент пропор циональности.. Для снижения погрешности дискре ности результата измерения емкость суммирующего счетчика может быть выбрана больше емкости Нп вычитайвде го счетчика. При этом к блоку дифференцирующих цепей подключается только младшие разряды суммирующего счетчика, образующие его часть емкостью, равной Nn, . Поясним работу устройства на ко ретном примере. Для простоты расче тов (коэффициент С кратен десяти), примем, что вычитающий счетчик содержит три декады (12 триггеров), работающие в коде 5-2-2-1, а сумми рующий - четыре :декады, работающие в коде 8-.4-2-1. Имеем . Пусть Т|,в90 мс, Tgs 9 MC,iQ,.10 100 кГц. npij измерении интервала Т на вход вычитающего счетчика постуцаэт ,.fg 90-jO-fO goO импульсов и в нем фиксируется число N(-Wj 100, т.е. разрешающий потен циал поступает с. выхода девятого триггера, сумлирующего счетчика и разблокирует соответствующий клапан. За интервал Т2 на вход суьвдарующего счетчика поступит ,g-1Q10 900 импульсов частоты f. На вход разблокированного клапана поступают импульсы с четвертого триггера суммирующего счетчика. Первый переход этого триггера из нулевого в единичное состояние произойдет через 8 импульсов частоты или через время 8/10 80 мкс. На выходе клапана появляется импульс, который переводит суммирующий счетчик в положение, соответствующее девяти единицам счета. Следовательно, следующий„переход четвертого триггера произойдет не через десять, а через девять импульсов частоты fg , т.е. через 90 мкс. При этом на входе суммирующего счет.чика вновь образуется дополнительный импульс. За время Т на вход суммирующего счетчика поступит ,/дОш:с ШО Z я/ 90. Ш импульсов, образующихся на выходе разблокированного клапана. Всего на вход суммирующего счётчика поступит f 100 1000 импульсов. Полученное число пропорционально отношений временных ин- . тервалов, равному Т,/Т - мс/90 мс - 0,1. Такой же результат ролучим, воспользуясь формулой (4) «.-Ir-iФормула изобретения Цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий измеритель временных интервалов с вычитающим счетчиком на одном из своих выходов, суммирующий счетчик, клапаны и элемент задержки, связанный своим выходом с одним из входов собирательного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, расширения диапазона измерения, упрощения устройства, в него введены блок дифференцирующих цепей, число п которых равно числу триггеров вычитающего счетчика, дополнительный собирательный.элемент, причем второй выход измерителя временных интервалов соединен со вторым входом собирательного элемента, а выход последнего подключен к вхо,цу суммирующего счетчика, выходы триггеров младших разрядов суммирующего счетчика череэ блок дифференцирующих цепей связаны с одними из входов клапанов, другие входы которых подключены к выходам триггеров вычитающего счетчика так, что если к тому.

или иному клапану подключен выход t триггера вычитающего счетчика, то к налгуже через соответствующую дифференцирующую цепь подключен выход n-i+1 триггера суммирующего счетчика, а выходы клапанов через дополнительный собирательный элемент соединайы с входом элемента задержки.

8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Простой способ нахождения в цифровой форме отношения временных интервалов.. Журнал Приборы и систеки управления , 1969, 6.

2.Авторское свидетельство СССР 523384, кл. G 04 10/04, 1975.

вжоЗГ

,В)годг

чгод